CN107961503B - 一种上肢镜像训练设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种上肢镜像训练设备，包括工作台，工作台设有封闭的训练箱，训练箱具有两个上肢伸入口，在训练箱的上部设有显示器，在训练箱的内部设有两个采集健侧上肢图像的摄像头，工作台上设有与显示器和摄像头相连接的计算机处理系统，计算机处理系统接受摄像头采集的健侧上肢图像，对图像进行三维重建和镜像处理后，在显示器上实时显示。该上肢镜像训练设备可以实现对上肢包括手臂、手部图像的采集、三维重建和镜像，增加可镜像治疗训练的上肢部位，并提高上肢运动功能障碍患者的镜像治疗训练效果。

Description

一种上肢镜像训练设备
技术领域
本发明属于医疗康复设备领域，具体地说是涉及一种上肢镜像训练设备，适用于上肢运动功能障碍患者的镜像治疗训练。
背景技术
镜像疗法(Mirror Therapy)基于镜像神经元系统理论，是指利用平面镜成像原理，将健侧活动的画面复制到患侧，引导患者想象患侧运动，通过健侧肢体的活动产生对于患侧同源部位功能的同步改变与提高。然而传统镜像疗法需要使用镜子，其观察方位有限，操作使用上受到一定的限制。针对上述问题，国内有研究者从临床应用角度对镜像辅具或设备提出了改进和创新，如2017年常州市第一人民医院申请的中国发明专利“镜像治疗设备”，公开号为CN107137813A，该专利公开的镜像治疗设备，分别设置健侧摄像头、患侧显示器，通过采集健侧手图像、并镜像处理后显示于患侧显示器中，以供镜像治疗训练。但是该设备，其上肢的可活动空间有限，仅适于手部活动。对于不同患者患侧的调换需通过设备部件拆卸或旋转的方式完成。并且，在一个显示器中仅显示一个视角的手部图像，无法全面反射出健侧在三维空间的动作。
发明内容
本发明针对上述现有技术现状，而提供一种上肢镜像训练设备，实现对上肢包括手臂、手部图像的采集、三维重建和镜像，增加可镜像治疗训练的上肢部位，并提高上肢运动功能障碍患者的镜像治疗训练效果。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种上肢镜像训练设备，包括工作台，工作台设有封闭的训练箱，训练箱具有两个上肢伸入口，在训练箱的上部设有显示器，在训练箱的内部设有两个采集健侧上肢图像的摄像头，工作台上设有与显示器和摄像头相连接的计算机处理系统，计算机处理系统接受摄像头采集的健侧上肢图像，并对图像进行三维重建和镜像处理，在显示器上实时显示。
上述的训练箱包括固定在工作台上的底座、以及能相对于底座升降的箱盖。箱盖与底座之间设有升降调整机构。
上述的训练箱的底座前部设有固定挡板，两个上肢伸入口左右并排设置在固定挡板上。在固定挡板的上方，设有与箱盖相连接的伸缩布帘。
上述训练箱的内部设有移动机构，摄像头通过移动机构在左侧上肢上方与右侧上肢上方之间移动。
上述的移动机构包括固定在箱盖内顶部的第一导轨，第一导轨呈左右方向固定设置，并靠近训练箱的前部处。第一导轨上设有能滑动的摄像头安装座，在箱盖前部设有滑槽，滑槽内设有能移动的把手。把手与摄像头安装座相连接，带动摄像头安装座在左上肢上方与右上肢上方之间移动。
上述的两个摄像头呈夹角固定在摄像头安装座上，对健侧上肢的手臂和手部图像进行采集。
上述箱盖的顶部设有前后向布置的第二导轨，连杆机构的底部滑动设置在第二导轨上，连杆机构的顶部与显示器背部的俯仰调节部采用阻尼式转动连接。
上述连杆机构的一侧设有支撑杆，支撑杆的底部滑动设置在第二导轨上，支撑杆的顶部与连杆机构采用阻尼式转动连接。
上述的升降调整机构设置在底座和箱盖的两侧。
作为优选，升降调整机构包括设置在箱盖侧壁与底座侧壁之间的升降导轨组件，以及与计算机处理系统相连接并驱动箱盖升降运动的驱动器件。
相比于现有技术，本发明的上肢镜像训练设备包括设置在训练箱内的用于采集上肢图像的摄像头和设置在训练箱外的显示器，通过两个摄像头采集健侧上肢图像，包括手臂和手部的图像，并进行三维重建、镜像处理后显示于显示器中，以供上肢镜像治疗训练。由于能提供三维真实的视觉图像，大大提高了上肢镜像训练的效果。
另外，训练箱的可伸缩结构设计，使得上肢在训练箱中的可活动空间得到扩展，因而可实现上肢手臂、手部各关节的镜像治疗训练，增加可镜像治疗训练的上肢部位。
本发明针对不同患者健侧和患侧的不同情况，仅通过在显示器显示界面的设置、及摄像头位置的移动，即可实现患侧的调换，使用更加便捷。
本发明可以实现显示器高度、前后位置和俯仰角度的调整，便于患者以最佳的角度观察显示器中显示的图像。
附图说明
图1是本发明实施例1的上肢镜像训练设备的结构示意图。
图2是图1的另一视角结构示意图。
图3是图1的另一视角结构示意图。
图4是本发明实施例1的上肢镜像训练设备的另一使用状态结构示意图。
图5是本发明实施例2的上肢镜像训练设备的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。
图1至图5所示为本发明的结构示意图。
其中的附图标记为：工作台1、训练箱2、第一导轨3、摄像头4、计算机处理系统5、第二导轨6、连杆机构7、显示器8、升降调整机构9、固定挡板10、伸缩布帘11、左伸入口12、右伸入口13、把手14、俯仰调节部15、伸缩节16、滑槽17、卡扣18、第一气缸19、第一气缸杆20、第二气缸21、第二气缸杆22。
实施例1：
如图1至图4所示，本实施例提供了一种上肢镜像训练设备，包括工作台1、设于工作台上的训练箱2和计算机处理系统5。在训练箱2的上部设有显示器8，在训练箱2的内部设有两个采集健侧上肢图像的摄像头4，计算机处理系统5接受摄像头4采集的健侧上肢图像，并对图像进行三维重建和镜像处理后，在显示器8上实时显示。
训练箱2包括固定在工作台1上的底座、以及能相对于底座升降的箱盖。训练箱2具有大致封闭的箱体，并具有两个上肢伸入口，可同时放置左侧和右侧上肢。在箱盖与底座之间设有升降调整机构9，通过升降调整机构9可以调整训练箱2的内部空间，方便康复训练。
升降调整机构9设置在底座和箱盖的两侧，可采用多节伸缩节16手动伸缩的方式。各个伸缩节16之间设有滑槽17，将左右两侧伸缩节16同步上升至某一高度后可通过卡扣18将其定位，从而实现训练箱2高度的手动调节。
训练箱2的底座前部设有固定挡板10，两个上肢伸入口左右并排设置在固定挡板10上，用于左、右侧上肢出入训练箱2。在固定挡板10的上方，设有与箱盖相连接的伸缩布帘11，用于遮挡患者上肢，以免患者直接看到患侧上肢的真实情况。
训练箱2的内部设有移动机构，摄像头4通过移动机构在左侧上肢上方与右侧上肢上方之间移动。
本实施例中，移动机构包括固定在箱盖内顶部的第一导轨3，第一导轨3呈左右方向固定设置，并靠近训练箱2的前部处。第一导轨3上设有能滑动的摄像头安装座，在箱盖前部设有滑槽，滑槽内设有能移动的把手14。把手14与摄像头安装座相连接，带动摄像头安装座在左上肢上方与右上肢上方之间移动。
两个摄像头4呈夹角固定在摄像头安装座上，对健侧上肢的手臂和手部图像进行采集。
具体使用中，根据患侧上肢的左、右侧选择，通过把手14将两个摄像头4沿第一导轨3移动至左伸入口12或右伸入口13上方。当患者患肢为左侧上肢时，将两个摄像头4移动至右伸入口13上方，当患者患肢为右侧上肢时，将两个摄像头4移动至左伸入口12上方。
计算机处理系统5与摄像头4相连接，接受摄像头4采集的健侧上肢图像，并对图像进行三维重建和镜像处理，在显示器8上实时显示。
计算机处理系统5内置有用于对两个摄像头4进行标定，并将由两个摄像头4从不同视角采集的图像进行三维重建、镜像等处理的程序。
本实施中，计算机处理系统5可以采用与显示器8分开的分体式电脑，也可以采用与显示器8集成的一体式电脑。
在显示器8显示界面中完成患者患侧上肢的选择。当患者患肢为左侧上肢时，在显示器8的显示界面中选择左侧上肢进行镜像治疗训练，当患者患肢为右侧上肢时，在显示器8的显示界面中选择右侧上肢进行镜像治疗训练。
为了便于患者以最佳角度，观察显示器8上显示的图像，上肢镜像训练设备还可以对显示器8进行高度、前后位置和俯仰角度的调整。
在箱盖的顶部设有前后向布置的第二导轨6，连杆机构7的底部滑动设置在第二导轨6上，连杆机构7的顶部与显示器8背部的俯仰调节部15采用阻尼式转动连接。显示器8可以随连杆机构7一起在第二导轨6上前后滑动，也可以通过阻尼式转动连接调整显示器8的俯仰角度。
连杆机构7的一侧设有支撑杆，支撑杆的底部滑动设置在第二导轨6上，支撑杆的顶部与连杆机构7采用阻尼式转动连接。调节连杆机构7与支撑杆之间的角度，可以调整显示器8的高低位置。
实施例2：
如图5所示，在实施例1的基础上，本实施例提供的上肢镜像训练设备与实施例1提供的上肢镜像训练设备的结构大致相同，改进之处在于，本实施例的大致的升降调整机构9还可采用设置在箱盖侧壁与底座侧壁之间的升降导轨组件，以及与计算机处理系统5相连接并驱动箱盖升降运动的驱动器件。
箱盖通过升降导轨组件可以相对于底座自由升降。驱动器件包括安装在底座外左侧的第一气缸19、与箱盖外左侧相连接的第一气缸杆20，以及安装在底座外右侧的第二气缸21、与箱盖外右侧相连接的第二气缸杆22。第一气缸19和第二气缸21通过计算机处理系统5控制，可以自动驱动箱盖升降。
本实施例的驱动器件除采用气缸驱动外，还可以采用电动缸驱动。
本发明的最佳实施例已阐明，由本领域普通技术人员做出的各种变化或改型都不会脱离本发明的范围。

Claims (8)

1.一种上肢镜像训练设备，包括工作台(1)，其特征是：所述的工作台(1)设有封闭的训练箱(2)，所述的训练箱(2)具有两个上肢伸入口，在所述训练箱(2)的上部设有显示器(8)，在所述训练箱(2)的内部设有两个采集健侧上肢图像的摄像头(4)，所述工作台(1)上设有与所述显示器(8)和摄像头(4)相连接的计算机处理系统(5)，所述的计算机处理系统(5)接受摄像头(4)采集的健侧上肢图像，并对图像进行三维重建和镜像处理后，在所述的显示器(8)上实时显示；
所述训练箱(2)的内部设有移动机构，所述的摄像头(4)通过移动机构在左侧上肢上方与右侧上肢上方之间移动；
所述的移动机构包括固定在箱盖内顶部的第一导轨(3)，所述的第一导轨(3)呈左右方向固定设置，并靠近训练箱(2)的前部处；所述的第一导轨(3)上设有能滑动的摄像头安装座，在箱盖前部设有滑槽，所述的滑槽内设有能移动的把手(14)；所述把手(14)与摄像头安装座相连接，带动摄像头安装座在左上肢上方与右上肢上方之间移动。
2.根据权利要求1所述的一种上肢镜像训练设备，其特征是：所述的训练箱(2)包括固定在工作台(1)上的底座、以及能相对于底座升降的箱盖；所述的箱盖与底座之间设有升降调整机构(9)。
3.根据权利要求2所述的一种上肢镜像训练设备，其特征是：所述的训练箱(2)的底座前部设有固定挡板(10)，所述的两个上肢伸入口左右并排设置在固定挡板(10)上；在所述固定挡板(10)的上方，设有与箱盖相连接的伸缩布帘(11)。
4.根据权利要求1所述的一种上肢镜像训练设备，其特征是：所述的两个摄像头(4)呈夹角固定在摄像头安装座上，对健侧上肢的手臂和手部图像进行采集。
5.根据权利要求2所述的一种上肢镜像训练设备，其特征是：所述箱盖的顶部设有前后向布置的第二导轨(6)，连杆机构(7)的底部滑动设置在第二导轨(6)上，连杆机构(7)的顶部与显示器(8)背部的俯仰调节部(15)采用阻尼式转动连接。
6.根据权利要求5所述的一种上肢镜像训练设备，其特征是：所述连杆机构(7)的一侧设有支撑杆，所述支撑杆的底部滑动设置在第二导轨(6)上，支撑杆的顶部与连杆机构(7)采用阻尼式转动连接。
7.根据权利要求2所述的一种上肢镜像训练设备，其特征是：所述的升降调整机构(9)设置在底座和箱盖的两侧。
8.根据权利要求7所述的一种上肢镜像训练设备，其特征是：所述的升降调整机构(9)包括设置在箱盖侧壁与底座侧壁之间的升降导轨组件，以及与计算机处理系统(5)相连接并驱动所述箱盖升降运动的驱动器件。
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